Игра в "салки" с загрязнением позволяет ученым определить его источник
Используя климатическую модель, которая может маркировать источники сажи из разных регионов мира и отслеживать её осаждение на Тибетском плато, исследователи определили, какие районы вокруг плато вносят наибольший вклад в загрязнение сажей и где именно она оседает. Модель также может предложить наиболее эффективный способ сокращения сажи на плато, смягчая тем самым масштабы потепления в регионе.
Исследование, опубликованное в журнале Atmospheric Chemistry and Physics в июне, показывает, что загрязнение сажей на Тибетско-Гималайском плато усиливает региональное потепление, что способствует более раннему таянию снега и сокращению ледников. Поскольку этот регион является важным источником воды, такие изменения могут повлиять на жизнь местного населения. Работа может помочь политикам в целенаправленных усилиях по сокращению загрязнения, определяя источники, снижение выбросов от которых даст наибольший эффект.
«Если мы действительно хотим решить проблему сажи на Тибетском плато, нам нужно знать, с чего начать», — сказал соавтор исследования Юнь Цянь из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США (PNNL).
В целом работа показывает, что среди мировых источников наибольший вклад в загрязнение сажей горного массива и плато вносят лесные пожары, сжигание топлива для приготовления пищи и ископаемого топлива в Индии, за которыми следуют выбросы от сжигания ископаемого топлива в Китае и других странах Восточной Азии.
Однако исследование также детализирует ситуацию по субрегионам плато. В этом приближенном рассмотрении Индия вносит наибольшее количество сажи в большинство регионов, особенно в Гималаи и центральную часть плато. Китай вносит наибольший вклад в загрязнение северо-восточной части плато. Наконец, источники в Центральной Азии, на Ближнем Востоке и в самом Тибете значимы в основном для северо-западной части плато.
Исследователи не только отследили, куда попадает сажа, но и определили, сколько потепления она там вызывает. Помимо подтверждения предыдущих выводов о том, что сажа вызывает чистое потепление во всем регионе, выделилась одна зона. На покрытом снегом северо-западе плато весной сажа увеличивала потепление более чем в 10 раз по сравнению со среднегодовым показателем для всего плато.
«Сажа на снегу в северо-западной части плато вызывает большее потепление, чем все другие источники в этом районе, — сказал ведущий автор работы Хайлун Ван, атмосферный ученый из PNNL. — Этот эффект сильнее, чем влияние парниковых газов и сажи в атмосфере. Сильный нагрев, вызванный сажей на снегу и в атмосфере, может изменить циркуляцию воздуха над плато, что приведет к более широкому воздействию на климат».
Часто называемые «Третьим полюсом» из-за огромных запасов льда и снега, Гималаи и Тибетское плато являются источником крупных рек для соседних стран, и изменения здесь могут затронуть огромное население Китая и Индии. Эта масса замерзшей воды также влияет на глобальный климат.
Чтобы отследить сажу, команда разработала новый метод «маркировки» частиц сажи, выбрасываемых отдельными источниками, внутри климатической модели. По сути, ученые «окрасили» 16 источников сажи в известной климатической модели Community Atmosphere Model version 5 (CAM5). После запуска модели её результаты сравнили с фактическими данными о саже, собранными на семи станциях в регионе, и со спутниковыми данными о снежном покрове. Модель показала хорошие результаты.
«Мы получили вертикальное и горизонтальное представление о путях переноса, — сказал Ван. — Не только о том, откуда взялась сажа, но и о том, как воздух её переносит и сколько её удаляется в пути».
Приближенный анализ плато показал, что большая часть сажи, попадающей в Гималаи и центральную часть плато, поступает от сжигания биотоплива и ископаемого топлива в Индии; сажа, попадающая на северо-восток плато во все сезоны и на юго-восток летом, поступает от сжигания ископаемого топлива и биомассы в Китае. В северо-западной части плато значительный вклад также вносят выбросы из Центральной Азии и с Ближнего Востока.
Моделирование показало не только то, какой источник отправляет больше всего сажи, но и то, от какого источника сокращение выбросов даст наибольший эффект. Наибольшее изменение уровня сажи на северо-западе плато достигается за счет сокращения сжигания ископаемого топлива в Центральной Азии. Сокращение выбросов в Южной Азии может эффективно снизить уровень сажи на всем плато, особенно в Гималаях.
«Модель можно использовать для проверки эффективности сокращения любых конкретных объемов мировых выбросов, — сказал Ван. — Например, если бы мы хотели сократить глобальные выбросы на одну восьмую, наши результаты могут подсказать, где нужно сокращать, чтобы добиться наибольшего снижения на Тибетском плато».
Авторы предполагают, что этот тип исследований может быть полезен политикам, заинтересованным в смягчении последствий изменения климата на «Третьем полюсе».